找到 了置换法气体小流量标准装置的主要不确定度来源 ，管道氮气置换，设计 了利 用电子分析天平 验证气体 小流量 标准装置 的测量气体质量能力的方法 ，解决 了高准确 度气体 流量装 置验证 没有稳定 被测对 象的难题 。实验表 明 ： 二台装置 比对结果符合 的要求 ，证实 了置换法气体小流量标 准装 置通 过测量流 人气囊 内气体 体积 、压力 和热力学温度，用气体状 态方程计算出气体质量 的方法可行。 关键词 计量学 ；流量装置 ；置换法 ；能力验证 ：一 引言 气体 小 流 量 标 准 装 置 主要 有 皂 膜 流 量 标 准 装 置 、钟罩 式气 体 流 量 标 准 装 置 、法 气 体 流量 标 准装 置 、法 质量 流 量标 准装 置 、活塞 法 流量 标 准 装 置 、标 准表 法气 体 流量 装 置 和 定容 式 气 体 微 流 量 标准 装 置 等 等 … 。 。 以下 、准 确 度 等 级 优 于 级 的装 置一 般 采用 法 、法 或 活 塞法 ，装 置 间 比对是保 证量 值 统 一 必 不 可少 的途 径 ，是 质 量 保证 体 系 的重 要 组 成 部 分，其 中 法 溯 源 到 质 量 和 时间 ，可 以用 实 物标 准砝 码 对 电 子 天平 进 行 验 证 ；另外 两种 方 法 溯 源 到 体 积 、时 间 以及 温 度 和 压 力 ，装 置测量 不确 定 度 主要 由这 四个 分 量 的不 确 定 度 合成 ，从量 值溯 源 的角度 看 ，法 准确 度 更 高 。 传 递标 准一 般具 有 良好 的重 复性 和稳 定 性 ，小 流 量 气体 流 量 计 很 难 用 做 传 递 标 准 ，天燃气管道氮气置换，对 装 置 进 行 比 对 。气体小 流量 标 准 装 置 一 般 可 以 忽 略 换 向器 和 时间测 量不 确定 度 的影 响 ，因此 用 电子 天 平 与通 过 测量气体体积 、温度和压力计算气体质量的装置进 行 比对 ，就 能验 证装 置 的能力 。 压进 入标 准量 器 ，流人 气 囊 的 气体 体 积 等 于标 准量 器 中水 的体 积增 加 值 。采 用 类 似 于 装 置 的 原 理 ，即在某 时 间 间隔 内气 体 流 人 特 定储 水 容 器 的 体 积为 ，测量 气体 的 压 力 和 热力 学 温度 ， 用气 体状 态 方 程计 算 出气 体 质 量 。流 经 被 检 仪 表 的气体 质 量 等 于 储 水 容 器 的气 体 质 量 增 加 量 ，因 此 ，可 以计 算 出被检 表示 值误 差 。 空气稳压罐 ；调压 阀；质量流量控制器 ；被检表 ； 储水容器 ；、标准金属量器 ；液位玻璃管 图 置 换 法 气 体 小 流 量 标 准 装 置 计 算公 式 一
应急抢修中氮气置换SPS模型
应急抢修中氮气置换SPS模型
根据SPS建模流程[9-11]，单端注氮SPS模型如图
3 所示，整个管段设置阀室 2 座。由于在事故抢修工
况下上下游管道均通过阀室截断，管道置换氮气，故在模拟氮气置换
过程时，管道 氮气置换，上下游阀室通过截断阀(B_JDF1、B_JDF2)
截断气源进出。注氮阀室通过注氮管线模拟注入氮
气，通过注氮口(E_N2_1)进行流量和压力控制。放空
阀室通过放空管线模拟放空，放空口(E_FK)采用大
气压力和声速限制控制放空流量。通过控制模拟节流
阀(MOOE_1)的开度来模拟破损口当量直径，末端(E_
P5)采用大气压力和声速限制控制泄漏流量。
双端注氮SPS模型如图 4 所示。氮气置换过程中
注氮阀室上下游管线均通过截断阀(B_JDF1、B_JDF2)
截断。两端阀室均通过注氮管线模拟注氮，通过注氮
口(E_N2_1、E_N2_2)进行流量和压力控制。破损口
通过控制模拟节流阀(MOOE_1)的开度来模拟破损口
当量直径，末端(E_P5)采用大气压力和声速限制控制
泄漏流量。
随着我国管道建设的迅速发展，管
道事故也逐渐增多[1]。管道事故的应急抢修是
针对管道事故的特征采取相应的技术方案，对
事故进行控制并***生产的重要环节，越来越受到天
燃气输运企业的重视。
管道事故的应急抢修一方面要求迅速控制
事故现场，快速***管道正常运行；另一方面
又要求在应急抢修过程中保证施工安全，避免引发次
生事故[2]。因此，在目前的技术手段下，为了提高天
燃气管道事故应急抢修过程的安全性，对于停输换管
等抢修方案，在放空后进行全管段氮气置换成
为一个重要的抢修流程，在川气东送、西气东输等管
道的部分应急抢修方案中得到应用[3-4]。
目前，对氮气置换工艺的研究主要集中在投产阶
段的氮气置换[5-7]，对应急抢修过程中的氮气置换流程
则主要依据施工经验进行选择。但是一方面，管道事
故应急抢修中的氮气置换工艺不同于投产过程，有其
独有的规律与特征：(1)应急抢修对施工时间有特殊要
求，因此氮气置换过程***关注总置换时间；(2)应急
抢修中存在破损点，氮气置换过程有 2 个出口，置换
规律受破损口位置、大小等影响[5]。另一方面，施工
经验依据的是管道稳态输运状态下的静态估算结果，
而吴长春的研究结果[8]表明，管道气体输送的静态估
算结果与动态模拟过程存在一定的偏差。
因此，本文基于SPS建立了有破损口的长输管道
模型，通过动态模拟不同工艺条件、不同事故条件下
的氮气置换过程，研究应急抢修过程中的氮气置换时
间规律，对应急抢修过程中的氮气置换工艺进行优选。
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